Глава 1. Понятие «эффузивный магматизм»

Эффузивный магматизм (вулканизм) – это сложный геологический процесс при котором наблюдаются выходы на поверхность Земли лавы, а также может наблюдаться выброс обломочного материала и выход газов.

На поверхности Земли лава, газы и минеральные обломки выбрасываются или по трещинам в земной коре — трещинные вулканы, или по каналам, пробитым газами и лавой в ослабленных разломами зонах земной коры,— центральные вулканы. Площадные излияния лавы, широко проявлявшиеся в начале геологического этапа истории Земли, в настоящее время неизвестны.

Продукты извержения вулканов. Вулканы во время извержения, или эруптивной деятельности (лат. эруптиус — выброшенный), доставляют на земную поверхность газообразные, жидкие и твердые продукты. От их количественных соотношений зависят форма и строение конуса и характер извержения.

Газообразные продукты извержения. Выделение газов в период относительного покоя вулкана происходит более или менее равномерно, а во время эруптивного акта внезапно, иногда в виде колоссальных взрывов. Начальное давление при взрыве, согласно Г. С. Горшкову (1956), может достигать 3,04-108 Па. В последних случаях у ряда вулканов взрывается вершина конуса. Во время извержения газы поднимаются вверх в виде дымовых столбов или скатываются по склону. Гигантский столб газа и пепла, расплываясь в атмосфере, принимает пиниеобразный вид (итал. пиния — сосна с зонтообразной кроной на высоком стволе). Во время извержения вулкана основная масса газов выделяется из главного кратера, а в периоды затухания деятельности — из побочных конусов и трещин по склонам вулкана. До 60—90% объема всех газовых выделений падает на водяные пары (объем их измеряется многими тысячами и миллионами кубических метров). Так, вулкан Гекла (Исландия) при извержении в 1947 г. выбросил в воздух свыше 3 млн. м3 водяного пара. Газы изучаются главным образом при сравнительно спокойном их выделении или по тем минеральным накоплениям — возгонам, которые они образуют на стенках трещин.

Химический состав газовых выделений в значительной степени определяется стадией деятельности вулкана. В первые стадии извержения вулканов выделяются высокотемпературные газы (650— 1000°С и выше) или сухие фумаролы (лат. фума — дым). Они представлены хлористо - и фтористоводородными соединениями и не содержат паров воды, отлагают NaCl, КСl, а также хлориды и сульфаты меди, свинца и железа. При температуре 400—650 С° выделяются кислые фумаролы, представленные НС1, SO2, H2S, пары воды и возгоны хлоридов железа, магния, алюминия,

3

марганца, серы, реальгара. Фумаролы с температурой 200—400 С° называются щелочными, они выделяют пары воды, газы аммиачных солей и

возгоны нашатыря, сульфатов аммония и фторидов. Фумаролы с температурой 100—300 С° — сернистые фумаролы, или сольфатары (итал. сольфатара — серная копь), выделяют S02, H2S, СО2, в большом количестве водяные пары и возгоны серы, квасцы и сульфаты.

Кислые, щелочные и сернистые фумаролы указывают на большую активность вулканов. Мощные сольфатары имеются на Курильских островах.

В стадии затухания деятельности вулканов температура выделяющихся газов менее 100 С°, в них преобладают пары воды и углекислый газ. Эти выделения получили название мофетт (углекислые фумаролы). В это время нередко выделяются струи борной кислоты, углекислого газа и сероводорода. При преобладании борной кислоты газовые выделения называют соффиони.

Возгоны (сублиматы) характерны для всех вулканических областей. Так, в долине «Десять тысяч дымов» (Аляска) ежегодно образуется около 1250 тыс. т хлористого и 200 тыс. т фтористого водорода и ежесекундно выходит через трещины 23 тыс. м3 пара : температурой 600 С°. В большом количестве сублиматы накапливаются на фумарольном поле близ г. Лардерелло (Италия), где ежегодно добываются тысячи тонн борной кислоты, буры, углеамиачной соли и других продуктов возгона. Здесь же широко используются и перегретые пары воды для выработки электроэнергии. Эксплуатируются возгоны газов и пары и во многих других странах. Пары и горячие воды используются для лечебных, коммунальных и других нужд в Исландии (на глубине 6 м температура 900 С°), Новой Зеландии. В Советском Союзе на Камчатке в районе Паужетских источников работает на вулканологическом тепле электростанция.

С фумарольной деятельностью ряда вулканов Курильских островов (Менделеева, Головина и др.) связано образование промышленных месторождений серы. В Индонезии на о. Ява в потухшем вулкане Савел в измененных сольфатарной деятельностью породах залегают жилы руд серебра, золота, меди, цинка, винца.

Газы, выделяющиеся из магмы в процессе ее дифференциации, с одной стороны, ускоряют этот процесс, с другой — оказывают колоссальное влияние на течение вулканических извержений. Увеличивая давление на кровлю вмещающих магму пород, они прокладывают путь магме, способствуя тем самым переходу интрузивного магматизма в вулканизм. Извержение с взрывом — это только одно из проявлений выталкивающей силы вулканических газов. Газы, растворенные в магме, уменьшают ее плотность и этим способствуют поднятию магмы до более высоких уровней.

4

Газы значительно увеличивают подвижность лавы и ее активность. Лава, сохранившая даже небольшое количество газов, течет при температуре

700 С°. Жидкие продукты. Химический состав лав довольно разнообразен. Преобладают в лаве О, Si, Al, Mg, Fe, Na, Ca, К, H и др. Химическим составом определяются физические свойства лавы. Лавы, содержащие большое количество (52% и более) кремнезема, называются кислыми и средними (липаритовые, дацитовые, трахитовые, андезитовые). При меньшем количестве кремнезема (52—30%) лавы называются основными и ультраосновными (базальтовые, пикритовые). Температура изливающихся основных и ультраосновных лав 1100—1300 С°, кислых и средних

800— 1000 С°. Лавы кислые и средние светлых и серых тонов, сравнительно легкие, вязкие, медленно остывают, богаты газами. Чем меньше в лаве газов, тем лава более вязкая. Основные лавы, богаты железисто-магнезиальными и щелочноземельными элементами, темно-серые, зеленые и черные, жидкие, бедны газами, легкоплавкие, подвижные (скорость течения до 10км/ч, а при больших уклонах местности — до 50км/ч). При излиянии на поверхность земли средние и кислые лавы образуют купола или очень короткие потоки, а основные — покровы и потоки (длина потоков при особо благоприятных условиях до 80 км). Охлаждая фронтальную часть потока, можно управлять направлением движения лав.

Потоки основной лавы имеют волнистые или гофрированные поверхности, кислые лавы, богатые газами, образуют глыбовые нагромождения (размер глыб 1—2 м в поперечнике). Возникновение гофрированной поверхности обусловлено образованием на поверхности потока корки. Она плохой проводник тепла, поэтому лава под ней продолжает течь. При очередном выбросе лавы поступление ее увеличивается и образовавшаяся ранее корка, если она не успела отвердеть, гофрируется. Когда поступление новых порций лавы прекращается, под корками образуются пустоты нередко больших размеров. На склоне горы Шоста (Калифорния) подобная пустота имеет высоту 20—25 м, ширину — от 6 до 20 м и длину — более 1,5 км. Толщина кровли достигает 3—30 м. Большие пустоты в лавовых покровах наблюдаются в районе оз. Севан и на Камчатке (СССР), в лавовых покровах Монголии.

Количество извергаемой вулканами лавы, так же как и ее состав, различно. Обычно за одно извержение лавы выливается немного (десятые и даже сотые доли кубических километров). Однако были и такие извержения, при которых изливалось до нескольких десятых и даже целых единиц кубических километров лавы. Лавы, насыщенные обломочным материалом, называются агломератовыми.

При затвердевании лав образуются эффузивные породы (липариты, трахиты, андезиты, базальты, обсидиан, пемза и др.) Вследствие неодновременного

5

застывания излившейся массы в ее верхней части образуются трещины сжатия (контракции). Они разбивают излившиеся породы на блоки

(отдельности). Для основных горных пород свойственны отдельности столбчатые (призматические): столбы располагаются перпендикулярно поверхности охлаждения. Длина столбов — до нескольких метров (иногда до 100 м), поперечник—15—20 см (реже до 1 м). При подводном излиянии основных лав образуется шаровая отдельность. Последняя возникает и в случае соприкосновения лавы со снеговым покровом (извержение Авачи в 1965 г.).

Твердые продукты извержения. К твердым продуктам извержения — пирокластам (греч. пир — огонь, кластикос — раздробленный) относятся вулканический пепел, песок, лапилли. бомбы. Они выбрасываются бурно вырывающимися газами, измельчающими породы, закупоривающие жерло и слагающие его стенки, а также разбрызгивающими лаву, захваченную их струями.

Вулканический пепел — мельчайшие (<0,1 мм) кристаллы полевого шпата, лейцита, авгита, роговой обманки, чаще обломки вулканического стекла. В зависимости от преобладания тех или иных минералов в составе пепла цвет его изменяется от белого до черного. Взрывами газов пепел может подняться в виде густого стол ба высоту до 10 км и более; там он подхватывается воздушными течениями и долго плавает в нижних частях стратосферы. Вулканический пепел — основная часть твердых вулканических проектов. При извержении вулкана Катмай (Аляска) в 1912 г. было выброшено около 20 км3 твердых продуктов, из них около 90% приходилось на пепел, Вулкан Тамбора (Индонезия), извергавшийся в 1815 г., выбросил около 150 км3 пепла и песка. Под тяжестью выпавшего горячего пепла погибает все живое. Особенно губительно он действует, если одновременно с ним извергаются пары воды'. Конденсируясь в холодных слоях атмосферы, они выпадают в виде дождя. Тогда по склонам вулкана бурными потоками стекает жидкая грязь (лахари), сметая все на своем пути.

Вулканический песок — минеральные частицы размером от 0,1 до 2 мм. Он представлен кристаллами авгита, полевых шпатов, роговой обманки, слюды, магнетита, чаще обломками вулканического стекла. Песок и пепел образуют вначале рыхлую массу. Постепенно уплотняясь и спекаясь, она превращается в довольно плотную горную породу — вулканический туф. Вулканический пепел, попадающий на поверхность озер и морей, перемешивается с илом и песком водоема. В этом случае образуется порода смешанного происхождения — туффит. Если в туфе встречаются лапилли и бомбы, то порода называется вулканической брекчией, или туфобрекчией, или игнимбритами (лат. игнис — огонь, имбер — ливень). Вулканический пепел и

6

песок весьма плодородны. Если слой их небольшой, то за счет их быстро наращивается почвенный слой.

Лапилли (итал.— камешки) состоят из пористого вулканического стекла,

иногда из кристаллов (полевого шпата, лейцита, авгита и др.). Размер их 2—30 мм. Толстым слоем они покрывают обширные пространства вокруг вулканов Атсонопури и Чикурачки на Курилах.

7